经纬仪及其使用

1、经纬仪及其使用,主要内容,第一节 光学经纬仪的构造 第二节 水平角测量 第三节 竖直角测量 第四节 经纬仪的检验与校正 第五节 水平角度测量误差和注意事项 第六节 视距测量 第七节 复习思考题,1、按精度分为 DJ1、DJ2、DJ6、DJ15等。【D大地测量仪器；J经纬仪；数字测角精度（一测回方向观测中误差，单位为秒）】； 2、按读数系统分为 光学经纬仪、电子经纬仪； 3、按性能分为 方向经纬仪、复测经纬仪； 4、配电线路测量中使用较多的是光学经纬仪，一般用DJ6，精度要求较高时用DJ2,第一节 光学经纬仪的构造,一 DJ6光学经纬仪的构造 DJ6光学经纬仪包括基座、度盘、照准部三大部分,一）

2、 照准部 主要由望远镜、支架、竖直轴、水平轴、竖直制动微动螺旋、水平制动微动螺旋、读数设备、水准器和光学对点器等组成。 望远镜 用于瞄准目标； 圆水准器 用于粗略整平仪器； 管水准器 用于精确整平仪器； 光学对点器 用于使度盘中心和测点在同一铅垂线上； 读数装置用于读数,二）基座 由轴座、脚螺旋、底板、三角压板等组成；用于连接和整平。 （三）度盘 1、包括水平度盘和竖直度盘，由光学玻璃制成。 2、注记：0 360 3、分划：20、30 、1 三种 注：水平度盘顺时针注记，与竖轴不固定，不随 望远镜转动； 水平度盘有复测钮或变换钮，用作改变观测 方向的角度值； 竖直度盘顺时针注记或逆时针注记，与

3、望远 镜固定，随望远镜一起转动,四）测钎、标杆和觇牌 测钎、标杆和觇牌均为经纬仪瞄准目标时所使用的照准工具,测钎：适用与距测站较近的目标。 标杆：适用与距测站较远的目标。 觇牌：固定在三脚架上使用，远近皆可适用；一般为红白或黑白相间且常与棱镜结合，用于电子经纬仪或全站仪。 有时也可悬挂垂球用垂球线作为瞄准标志,读数装置及读数方法 读数装置由棱镜、透 镜、读数显微镜组成； 用于读取度盘 读数,二、DJ6级光学经纬仪的读数 方法,读数方法分测微尺和测微器两种方法,测微尺,测微器,水平读数：215 0648 竖直读数：78 5200,竖直读数：92 17 30 水平读数：转动测微轮重合读数,在读数显

4、微镜内，可以看到水平度盘和竖直度盘的分划以及相应的分微尺像，如图3-2所示。度盘最小分划值为1，分微尺上把度盘为1的弧长分为60格，所以分微尺上最小分划值为1，每10作一注记，可估读至0.1,一）分微尺测微器及其读数法,二）单平板玻璃测微器的读数方法,如图所示读数窗内可以看到测微盘（上）、竖直度盘（中）和水平度盘（下）的分划像。度盘凡整度注记，每度分两格，最小分划值为30；测微盘把度盘上30弧长分为30大格，一大格为1，每5一注记，每一大格又分三小格，每小格20，不足20的部分可估读，一般可估读到四分之一格，即5,经纬仪的使用包括对中、整平、瞄准和读数四项基本操作,对中、整平 1、目的： 使测

5、点中心与仪器竖轴中心在同一铅垂线上； 使水平度盘处于水平位置。 2、方法：有垂球对中和光学对点器对中两种，由于垂球对中精度较低，且使用不便，工程测量中一般采用光学对点器对中,三 经纬仪的使用,3、光学对点器对中及整平的步骤： 安置仪器：高度适中，使测点在视场内； 强制对中：调节脚螺旋，使光学对点器中心与测点重合； 粗略整平：调节三脚架，使圆水准气泡居中； 精确整平：调节脚螺旋，使长水准气泡居中； 精确对中：移动基座，精确对中（只能前后、左右移动，不能旋转）； 重复 、两步，直到完全对中、整平,调焦与瞄准 1 目的：视准轴对准观测目标的中心。 2 方法： 调节目镜调焦螺旋，使十字丝清晰； 利用粗

6、瞄器，粗略瞄准目标，固定制动螺旋； 调节物镜调焦螺旋使目标成像清晰，注意消除视差； 调节制动、微动螺旋，精确瞄准,测水平角 用双丝夹粗目标,测竖直角 用横丝切目标顶部,读数 方法： 打开反光镜，使读数 窗光线均匀； 调焦使读数窗分划清晰 （注意消除视差）； 按不同的测微器直接 读取水平、竖直度盘 读数 （度、分、秒，秒为估读且为6的倍数）。 水平角：21506 48 竖直角： 7852 00,角度测量包括 水平角测量和竖直角测量。 . 水平角测量用于确定点的平面位置。 . 竖直角测量用于测定高差或将 倾斜距离改化成水平距离。 .常用仪器 经纬仪,一 水平角测量原理,1 水平角：相交的两条直线在

7、同一水平面上的 投影所夹的角度,2 原理： OA投影在水平度盘上读数为a，OB投影在水平度盘上读数为b。 则,角值范围：0360,第二节 水平角测量,一）测回法（只有两个方向,1 操作步骤 安置仪器于O点，对中整平； 正镜（盘左）瞄准M点，度盘 归零； 顺时针转动仪器，瞄准N点读数； 倒镜（盘右），瞄准N点读数； 逆时针转动仪器，瞄准M点读数,二 水平角的测量方法,2 记录与计算（见表) 盘左（正镜）观测 瞄M，记录 m左= 00036 瞄N，记录 n左= 684248 上半测回的角值： 左= n左- m左= 684212 盘右（倒镜）观测 瞄N， 记录 n右= 2484230 瞄M， 记录

8、m右= 1800024 下半测回角值： 右= n右- m右= 684206,一测回角值,检核 对于DJ6经纬仪，上下半测回角度之差应满足： 否则，应重测,当测角精度要求较高时，需观测多个测回： 第一测回度盘归零； 其他各测回间按180/n（n为测回数）的差 值，变换度盘； 各测回角值之差不得超过40； 取各测回平均值作为最后结果,测站,第一测回 O,第二测回 O,左,左,右,右,M N,M N,M N,M N,0 00 36,68 42 48,68 42 12,68 42 09,180 00 24,248 42 30,68 42 06,68 42 15,90 10 12,158 52 30,2

9、70 10 18,338 52 42,68 42 18,68 42 24,68 42 21,水平角观测手簿（测回法,二）全圆方向观测法（目标多于两个） 1、 操作步骤 安置仪器于测站点O， 对中、整平； 正镜（盘左），选择零方向 C，顺时针依次照准目标 D、A、B、C（归零）， 读数； 倒镜（盘右），瞄准 零方向C，逆时针依 次照准目标B、A、D、 C（归零），读数,D,C,A,归零后方向值的计算： 各方向平均读数分别减起始方向平均读数,2、记录与计算(观测记录见表) 归零差的计算:分别计算盘左、盘右两次瞄准起始方向读数 之差；（若超限，应及时重测） 计算2c值（两倍视准误差）： 2c = 盘

10、左读数-（盘右读数180） 若2c超限，应及时重测。 各方向平均读数的计算,各测回归零后平均方向值的计算： 各测回归零后方向值的平均值。 水平角的计算： 相邻方向值之差，即为相邻方向所夹的水平角,角值,1 2 3 4 5 6 7 8 9,全圆方向观测法观测手簿,O,O,第1 测回,第2 测回,C,D,B,A,C,C,A,B,D,C,0 00 54,79 27 48,142 31 18,288 46 30,0 00 42,180 00 24,259 27 30,322 31 00,108 46 06,180 00 18,12,6,30 +18 +18 +24 +24,18 +18 +30 +12

11、 +24,0 00 39 79 27 39 142 31 09 288 46 18 0 00 30,0 00 34,0 00 00 79 27 05 142 30 35 288 45 44,0 00 00 79 26 59 142 30 29 288 45 47,90 01 06 169 27 54 232 31 30 18 46 48 90 01 00,270 00 48 349 27 36 42 31 00 198 46 36 270 00 36,90 00 57 169 27 45 232 31 15 18 46 42 90 00 48,0 00 00 79 26 53 142 30 2

12、3 288 45 50,90 00 52,79 26 59,63 03 30,146 15 18,71 14 13,6,12,一 竖直角测量原理 1、定义 ：在同一竖直面内， 仪器中心至目标的倾斜视线 与水平视线所加的锐角。 角值范围：-90 +90 视线向上倾斜， 称仰角，为正值； 视线向下倾斜， 称俯角，为负值。 2、原理： =目标视线读数水平视线读数 Z 天顶距,1,2,第三节 竖直角测量,二 竖直度盘构造 竖直度盘固定在望远镜的 旋转轴（横轴）上。主要 由竖直度盘、竖盘指标、 （竖盘指标水准管、竖盘 指标水准管微动螺旋）， 目前很多仪器用自动 补偿器代替了水准管,根据度盘的刻划顺序不同

13、，分为顺时针 注记和逆时针注记两种,顺时针注记,逆时针注记,竖直角计算公式 顺时针注记竖盘 刻划：目镜0，物镜180 盘左: L=90 L（上半测回） 盘右: R=R270（下半测回） 一测回竖直角： =（L+R）/2 =（RL180）/2,三 竖直角观测与计算,逆时针注记竖盘 刻划：目镜180 ，物镜0 盘左: L= L 90 （上半测回） 盘右: R= 270R（下半测回） 一测回竖直角： =（L+R）/2 =（LR+180）/2 （L、R分别为盘左、盘右竖盘读数,竖直角计算的通用公式： （1）当望远镜视线往上仰，竖盘读数增加时： =瞄准目标时的读数 视线水平时的常数 （）当望远镜视线往上

14、仰，竖盘读数减小时： =视线水平时的常数瞄准目标时的读数 对不同注记形式的度盘 ，首先应正确判读 视线水平时的常数，且同一仪器盘左、盘右 的常数差为180,2 观测、记录与计算 竖直角观测 安置仪器，对中、整平； 盘左瞄准目标某一位置， 读取竖盘读数L； 盘右瞄准原目标位置， 读取竖盘读数R。 （以上盘左、盘右观测构成一个测回） 记录与计算(见表3.3) 分别计算盘左、盘右半测回竖直角， 计算盘左盘右的平均值作为一测回竖直角,测站,目标,竖盘位置,竖盘读数,半测回竖直角,指标差,一测回 竖直角,备注,O,P,P,左 右,左 右,71 12 36,288 47 00,96 18 42,263 4

15、1 00,12,9,18 47 12,6 18 51,18 47 24,18 47 00,6 18 42,6 19 00,竖直角观测手簿,L=90 L R=R270 x =（ R L ）/2 =（L+R）/2,四 竖盘读数指标差,读数指标与正确位置之间的小夹角x，称为竖盘指标差,X,X,如图： 盘左位置，望远镜上仰，读数减小，竖盘读数为L。则正确的竖直角为,90LxLx （1,指标差计算,如图： 盘右位置，望远镜上仰，读数增大，竖盘读数为R。则正确的竖直角为,R 270 x=Rx（2,1）、（2）两式联立得,通过盘左、盘右竖直角取平均值，可以消除 指标差； 对于DJ6经纬仪，同一测站上不同目标

16、的指 标差互差或同方向各测回指标差互差，不应 超过25,一 经纬仪应满足的几何条件,主要轴线： 竖轴 VV 水准管轴 LL 横轴 HH 视准轴 CC 几何关系： LL VV CC HH HH VV 望远镜十字丝竖丝垂直于横轴,第四节 经纬仪的检验与校正,二 检验与校正 （一）水准管轴垂直于竖轴的检验与校正 1、检验 仪器粗平：圆水准器 气泡居中。 水准管平行某两个脚螺 旋，使水准管气泡居中。 照准部旋转180， 若气泡仍居中，则 满足要求，若气泡 偏离，则需校正,2、校正 用脚螺旋调一半； 用水准管校正螺旋调一半,此项检校需反复进行，直至仪器旋转到任意方向气泡都居中,校正螺丝,二）十字丝竖丝的

17、检验校正 1、检验 仪器整平 竖丝瞄准大致水平方向的P点，竖直方向移动望 远镜，看P点是否在竖丝上移动 2、校正 用十字丝的交 点瞄准P点。 用十字丝的校 正螺旋调整,三）视准轴垂直于横轴（2c）的检验与校正 1、检验 平地选DAB=20m左右,安置仪器于中点O； A点设瞄准标志，B点横一毫米刻划标（ 注意标志、标尺与仪器同高）。 盘左：瞄A，倒镜，读数为B1 盘右：瞄A，倒镜，读数为B2 若B1= B2，则满足要求 若B1 B2，则存在c角， 当c超过1时，需校正,2、校正 在标尺上定出B1、B2两点连线的中点B； 定出B 、B2两点连线的中点B3 ； 调节十字丝校正螺丝，使十字丝交点对准B

18、3,四） 横轴垂直于竖轴的检验与校正 1、检验 距墙壁D=30m安置仪器，墙壁上选一明显 目标P，30； 盘左：瞄P，望远镜水平，读数P1，标出P1 ； 盘右：瞄P，望远镜水平，读数P2 ，标出P2 ； 若P1=P2,则满足要求， 若P1P2,则存在i角， 需校正,2、校正 墙上定出P1、P2的中点PM ； 调节水平微动，瞄准P M ， 将望远镜上仰（十字丝交 点必偏离P点，至P点； 校正横轴一端支架上的 偏心环，使横轴一端升高 或降低，移动十字丝， 精确瞄准P ； 反复检校，直至i角小于1,五）竖盘指标差的检验与矫正 1、检验 仪器整平，用盘左、盘右分别瞄准大致水 平方向的 P点，读数为L，

19、R。 计算竖直角和指标差 =（RL180）/2 X=(LR360)/2 DJ6: 若 X60，满足要求， 若 X60 ，需要校正。 2、校正 盘右瞄准P点； 调节指标水准管微动螺旋，使竖盘读数 为：Rx270 调节指标水准管校正螺丝，使气泡居中,六）光学对点器的检验与校正 1、检验 安置仪器精确整平，在仪器正下方放一白色纸板； 将对点器中心投影到纸板上，并做标志P1 ； 旋转照准部180，将对点器中心投影到纸板上，并 做标志P2；若 P1 、P2重合，满足要求，否则需校正。 2、校正 取P1 、 P2的中点 P ； 调节对点器校正螺丝， 使对点器中心投影 与P重合,P1,P2,P,一 仪器误差

20、 主要包括仪器检校后的残余误差和仪器制造、 加工不完善所引起的误差。 1、视准轴误差（2c值，盘左、盘右取平均可消除） 2、横轴倾斜误差（i角，盘左、盘右取平均可消除） 3、度盘偏心差（照准部旋转中心与水平度盘分划中 心不重合，盘左、盘右取平均可消除） 4、度盘刻划误差（度盘刻划不均匀，测回间变换度盘可减弱） 5、竖轴倾斜误差（盘左、盘右取平均不可消除，精确整平可减弱,第五节 水平角测量的误差和注意事项,二 观测误差,1、仪器对中误差（与偏心距成正比，与视线边长 成反比，当水平角接近180时 影响最大；精确对中可减弱） 2、目标偏心差（与偏心距成正比，与视线边长 成反比；瞄准目标底部可减弱）

21、3、仪器整平误差（精确整平，一测回内气泡偏离不 能超过2格，否则，测回间重新整平 ） 4、照准误差（消除视差，精确瞄准） 5、读数误差（消除视差，认真读数,三外界条件的影响 外界条件的影响比较复杂，应选择有利的观 测条件，尽量避免不利因素对测量的影响。 1、温度的影响（打伞遮阳） 2、大气折光的影响（选择良好的天气观测,四 水平角观测的注意事项,仪器安置的高度要合适，脚架要踩实； 对中、整平要准确；如观测的目标之间高低相差较大时，更应注意仪器整平； 如同一测回内发现照准部水准管气泡偏离居中位置，不允许重新调整水准管使气泡居中；若气泡偏离中央超过一格时，则需重新整平仪器，重新观测； 标杆要立直于测点上，尽可能用十字丝交点瞄准标杆或测钎的基部；竖角 观测时，宜用十字丝中丝切于目标的指定部位； 记录要清楚，并当场计算校核，若误差超限应查明原因并重新观测； 同一个测回里不能转动度盘变换手轮或按水平度盘复测扳钮,返回,第六节 视距测量